(57)【要約】【課題】  転がり軸受の適用が可能な内燃機関のクランク構造を提供する。【解決手段】  軸線ＣＬの方向に互いに対向するように配置され、かつ軸線ＣＬの回りに回転可能な一対のアーム６ａ、６ｂと、アーム６ａ、６ｂの間に架け渡されるように軸線ＣＬと平行に配置され、アーム６ａ、６ｂに設けられた軸受７、７にて回転自在に支持されたピン８とを設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の軸線の方向に互いに対向するように配置され、かつ前記軸線の回りに回転可能な一対のアームと、
前記一対のアームの間に架け渡されるように前記軸線と平行に配置され、各アームに設けられた軸受にて回転自在に支持されたピンと、
前記一対のアームの間に配置され、前記ピンに大端部が取り付けられたコンロッドと、
を備えたことを特徴とする内燃機関のクランク構造。
【請求項２】
前記一対のアームを構成する各アームが、互いに等しいギヤ比のギヤ列を介して共通の軸に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランク構造。
【請求項３】
前記ピンが前記コンロッドに対して一体成形、又は圧入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のクランク構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のクランク構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のクランク構造として、クランク軸のピンとアームとが別部品として設けられたクランク構造が知られている（特許文献１参照）。その他に、本発明に関する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特公昭４０−２７０８３号公報
【特許文献２】特許第２６８３２１８号公報
【特許文献３】特許第３１０７７３８号公報
【特許文献４】特許第２８２９２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
クランク軸のピンとコンロッドの大端部との摺動部には一般に滑り軸受が設けられているが、フリクションの低減に有利な転がり軸受が採用されることがある。しかしながら、軸受に大きな荷重が付加される自動車用のエンジン等では、許容荷重の大きい転がり軸受を設ける必要があるため、軸受が大型化して回転質量が増大するおそれがある。さらに、半割状の転がり軸受を採用する場合には、合わせ部のずれを小さくすることが難しく、大きな荷重が付加されると軸受寿命が極端に短くなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は転がり軸受の適用が可能な内燃機関のクランク構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関のクランク構造は、クランク軸の軸線の方向に互いに対向するように配置され、かつ前記軸線の回りに回転可能な一対のアームと、前記一対のアームの間に架け渡されるように前記軸線と平行に配置され、各アームに設けられた軸受にて回転自在に支持されたピンと、前記一対のアームの間に配置され、前記ピンに大端部が取り付けられたコンロッドと、を備えることにより上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この発明によれば、ピンを各アームに設けられた軸受で支持することにより、コンロッドからピンを介して付加される荷重を各軸受にて分担して負担できる。ピンと大端部との間に軸受が設けられる場合と比較して、軸受１つあたりに付加される荷重を小さくでき、軸受の大型化を抑制できる。これにより、転がり軸受を組み込んだクランク構造を実現でき、クランク軸とコンロッドとの摺動部のフリクションを低減できる。
【０００８】
本発明のクランク構造において、前記一対のアームを構成する各アームが、互いに等しいギヤ比のギヤ列を介して共通の軸に接続されてもよい（請求項２）。クランク軸に付加されるねじり荷重がギヤ列を介して共通の軸で負担されることにより、一体で成形されたクランク軸と比較して低下したクランク軸のねじり剛性を、共通の軸のねじり剛性で補うことができる。
【０００９】
本発明のクランク構造において、前記ピンが前記コンロッドに対して一体成形、又は圧入されてもよい（請求項３）。この場合、前記ピンと前記コンロッドとの接続部の剛性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上に説明したように、本発明によれば、コンロッドの大端部に取り付けられたピンを一対のアームのそれぞれに設けられた軸受で支持することにより、転がり軸受を組み込んだクランク構造を実現でき、クランク軸とコンロッドとの摺動部のフリクションを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明のクランク構造が適用された内燃機関の要部を示している。図１の内燃機関はレシプロ式のガソリンエンジン（以下、エンジンと略称する。）１として構成されている。エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の内部に収容されたクランク機構３とを備えている。クランク機構３は、クランク軸４と、それに接続されたコンロッド５とを備え、コンロッド５を介してピストン（不図示）の往復運動をクランク軸４の回転運動に変換する。以下にクランク機構３の構造について説明する。
【００１２】
クランク軸４には、軸線ＣＬの方向に互いに対向するように配置され、かつ軸線ＣＬの回りに回転可能な一対のアーム６ａ、６ｂと、アーム６ａ、６ｂの間に架け渡されるように軸線ＣＬと平行に配置され、アーム６ａ、６ｂに設けられた軸受７、７にて回転自在に支持されたピン８とが設けられている。
【００１３】
アーム６ａ、６ｂは、シリンダブロック２に設けられた玉軸受９、９にて支持されている。玉軸受９、９は、シリンダブロック２の軸線ＣＬ上に同軸的に設けられた穴部２ａ、２ａに外輪９ａの外周面を嵌め込んで取り付けられている。
【００１４】
軸受７には、一対の外輪７ａ、内輪７ｂとその間に配置されたころ７ｃとの転がり接触によってフリクションを低減する周知のころ軸受が使用される。軸受７は、アーム６ａ、６ｂの軸線ＣＬ１上にそれぞれ設けられた穴１０、１０に外輪７ａの外周面を嵌め込んで取り付けられている。
【００１５】
ピン８は、その両端部を内輪７ｂの内周面に嵌め合わされている。ピン８及びアーム６ａ、６ｂは、金属材料の鍛造によって形成されている。
【００１６】
一方、コンロッド５は、軸線ＣＬ１の方向に関してピン８の中央部に大端部５ａが圧入され、アーム６ａ、６ｂの間に配置されている。コンロッド５はピン８と一体で成形されてもよい。コンロッド５は、ピストン（不図示）から付加される荷重に対して十分な剛性を確保できるように金属材料の鍛造によって形成されている。
【００１７】
クランク機構３からの出力を不図示のトランスミッションに伝達するために、エンジン１は、共通の軸としての出力軸１１を備えている。出力軸１１は、クランク軸４と平行に設けられ、シリンダブロック２に設けられた玉軸受１２、１２にて回転自在に支持されている。各アーム６ａ、６ｂは、互いに等しいギヤ比のギヤ列１３、１３を介して出力軸１１に接続されている。ギヤ列１３、１３は、軸線ＣＬの回りをアーム６ａ、６ｂと一体で回転可能な駆動ギヤ１４、１４と、駆動ギヤ１４、１４と噛み合い、出力軸１１と一体で回転可能な被動ギヤ１５、１５とを備えている。
【００１８】
以上の構成よれば、ピン８をアーム６ａ、６ｂのそれぞれに設けられた軸受７、７で支持することにより、コンロッド５から付加される荷重を軸受７、７にて分担して負担できる。軸受１つあたりに付加される荷重を低減できるので、軸受７の大型化を抑制できる。これにより、クランク軸４とコンロッド５との摺動部に転がり軸受を備えたクランク構造を実現でき、摺動部でのフリクションを低減できる。
【００１９】
クランク軸４に付加されるねじり荷重がギヤ列１３、１３を介して出力軸１１で負担されることにより、一体で成形されたクランク軸と比較して低下したクランク軸４のねじり剛性を、出力軸１１のねじり剛性で補うことができる。
【００２０】
軸受７が故障しても、軸受７とピン８とを交換すればクランク軸４の再使用が可能で、コスト低減に効果がある。また、ピン８がアーム６ａ、６ｂに対して回転自在に接続されているため、一体で成形されたクランク軸と比較して、ピン８とアーム６ａ、６ｂとの結合部に生じる応力集中を緩和できる。
【００２１】
本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、図１では本発明が単気筒のエンジン１に適用される形態を示したが、気筒数及び気筒の配列は適宜設定してよい。図２に示すように多気筒（図では２気筒）のエンジン２１では、各気筒２１ａ、２１ｂの間にアーム６ｂ、６ｃを結合する結合軸２２を備えればよい。結合軸２２とアーム６ｂ、６ｃとの結合部２２ａ、２２ｂは、スプライン、圧入、テーパ圧入等の方法を用いて結合してよい。結合軸２２とアーム６ｂ、６ｃとの結合角度を変更することにより、直列型、Ｖ型のいずれのエンジンにも適用できる。軸受７、９、１２に使用される転がり軸受の形式及び種類は、軸受７、９、１２に付加される荷重の条件によって適宜設定してよい。また、軸受７、９、１２は転がり軸受であることに限定されず、滑り軸受とされてもよい。
【００２２】
図３に示すように、出力軸１１にウエイト２３、２３を取り付け、駆動ギヤ１４の歯数を被動ギヤ１５の歯数の２倍に設定してもよい。これにより、クランク軸４の２倍の角速度で周期的に増減を繰り返す２次慣性力を打ち消すための２次バランサとして、出力軸１１を機能させることができる。
【００２３】
また、図４に示すように、軸線ＣＬ２、ＣＬ２の回りにそれぞれ回転可能な一対の２次バランサ２４、２４を、出力軸１１と別部品として設けてもよい。この場合、ギヤ１４、１５の歯数を等しく、かつ２次バランサ２４、２４と一体で回転可能なギヤ２５、２５の歯数をギヤ１４、１５の歯数の半分に設定すればよい。
【００２４】
アーム６ａ、６ｂが接続される共通の軸は出力軸１１に限定されず、クランク軸４のねじり剛性の低下分を補うねじり剛性を備えた軸であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のクランク構造が適用された内燃機関の要部を示す図。
【図２】本発明のクランク構造を複数の気筒を備えた内燃機関に適用した例を示す図。
【図３】図２の出力軸をバランスシャフトとして兼用した例を示す図。
【図４】図２の出力軸と別部品として設けられたバランスシャフトの配列を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１  エンジン
３  クランク機構
４  クランク軸
５  コンロッド
５ａ  大端部
６ａ、６ｂ  アーム
７  軸受
８  ピン
１１  出力軸（共通の軸）
１３  ギヤ列
ＣＬ  軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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